提高飞针测试的真实性和工作效率

一.概述
              
     一般而言,印制板测试主要有两中方法。一种是针床通断测试,另一种是移动探针测试(flying probe test system)也就是我们通常所说的飞针测试。对于针床通断测试而言,它是针对待测印制板上焊点的位置,加工若干个相应的带有弹性的直立式接触探针真阵列(也就是通常所说的针床),它是通过压力与探针相连接。探针另一端引人测试系统,完成接电源、电和信号线、测量线的连接。从而完成测试。这种测试方法受印制板上焊点间距的限制很大。众所周知,印制板的布线越来越高,导通孔孔径、焊盘越来越小。随着BGA的I/O数不断增加,它的焊点间距不断减小。对针床测试所用的测试针的直径要求越来越细。探针的直径越来越细,它的价格就越昂贵。无疑印制板的测试成本就相应的增加许多。另外,针床测试一般都需要钻测试模板.但是针床通断测试的测试速度要比移动探针测试快的多。

    移动探针测试是根据印制板的网络逻辑来关系,利用2-4-8根可以在印制板板面上任意移动的探针来进行测试。探针在程序的指引下插入并接触到印制板上待测两端,在探针上施加电压、测量电流,从而判断印制板的通断情况。移动探针的测试不需要针床的支持,因而省去了加工特种探针的费用以及制造针床的成本。它的测试点是八根可以移动的探针而不是紧密排列的针床,因此它能检测布线密度很高的印制板。但是,移动探针测试仪是依据印制板的每个网络的每个测试点一一测试,因此它的测试速度比针床测试要慢的多。

二.飞针测试的特性和软件支持

2.1 测试范围和软件特性

    本公司的飞针测试仪是德国AGT公司的A3型号测试仪,它的最大测试面积550×430mm,最大板厚为6mm。操作系统是WINNT4.0,所需软件主要有A3  TEST  PLAYER,A3  DEBUGGER,DPS-winzard,VIEW2000,IGI(Launch EXT6.58),Browser等等。
IGI是处理A3 TEST PLAYER所需数据的软件,它对GERBER数据进行处理。定义层名,排层序,检查焊盘的属性、图形的坐标,优化孔。最重要的一项就是提取网表,输出A3测试文件。在做孔的优化的时候还要注意,环宽过小,很大的孔(如定位孔),应手工优化掉,防止断针。
    DPS是用于输出印制板的位置坐标、拼板、测试孔数以及加扫描点的软件。从OUTPUT文件夹中调入*.les文件,软件会有提示,根据提示Select pads to be used for scanning进入加扫描点,顶、底层每层最多加4个。若测试时印制板板过大、过密,应在软件中多分几个区域,多加几个扫描点,但应注意隔离线不应压在图形元件上,以防止机器出现错误指令,不能正常工作。
    若DPS软件最后生成不了测试程序,可能有以下几点原因:
     a)IGI软件中图形不在第一象限,这样就引以测试范围超大,应将其移入正常使用区域
     b)天线点选择不正确,反复试验,将天线点上、下交换,即可达到目的。
     c)选择天线时不应选择太小的网络,这样不能作为测试全板的标准
     A3 DEBUGGER是校正飞针测试仪的软件。测试仪在经过一定时间的测试后8支测试头会产生误差,因此机器要定期校正,以保证测试的准确性。
    BROWSER是用来纠错的,当印制板有开路或短路的时候,用它来找到确切的位置,然后在该处标记。
    A3 TEST PLAYER就是测试软件,应用这个软件选择测试模式(多采用Supervisor模式),测试类型,探针压力(pressure)、移动速度(strokes)、高度。还要确定如何选择扫描点,有人工(MANUAL)和自动(AUTOMATIC)两种。第一次进行测试的时候要先人工定义由在DPS给出的扫描点,以后再测试的时候用自动的就可以了。在关闭A3系统时,应先托架归于零点,以防8支测试头弹下时撞折测试。

2.2 测试参数

    通常印制板的测试主要是进行断路/短路测试。它的测试方法是利用两点电流/电压法。测试参数主要有:探针压力、移动速度、高度等。一般情况下,印制板的布线密度大,焊点间距近的情况下压力大一些,移动速度要慢一些;如果印制板比较厚,压力要设置小一些,高度要高一些,以防损坏探针或印制板。通常情况下探针压力(pressure)为25g、移动速度(strokes)为60mm/s、高度为4mm。

三、飞针测试的误报处理

3.1 测试过程

    飞针测试所需的数据主要有该文件的信号层、电源地层、机械层等数据。由用户的原PCB文件产生基本数据:用Prote198或99SE把用户的PCB文件转换成RS274、2.3格式的基本gerber数据。在Report菜单中用NCDILL导出钻孔数据。在V2001中产生IGI所需的测试数据。调入基本GERBER,用F10快键改文件名,存出扩展GERBER。这里就包括测试所需的信号层、电源地层、机械层、钻孔等数据。

    如果有电源的文件还需在V3001中调入电源地,把文件存成THIRMAL型的文件。之后就可以用IGI软件对文件进行处理了。定义文件名:顶、底层为SIG;内层为PLN;(COPPER为正,CLEAR为负)内层有花焊盘的为负,其它的为正。阻焊为SM;打孔为DRL;边框线为1O。

3.2飞针测试的误报

3.2.1人为因素
    一般而言,用户带来的生产印制板的资料是由用户自己设计的PCB文件。我们的CAM部门一方面要对用户的文件进行工艺性检查,使其符合我们的生产工艺;另一方面对其PCB文件进行处理产生生产上所需的数据,比如光绘用的GERBER数据,钻孔用的DRILL数据等。飞针测试时所需的数据也是由用户PCB文件导出的数据,与CAM部门的数据重叠。为了防止由于误操作引起的对测试结果的影响,一般情况下,操作者要直接调用用户的PCB文件对其进行处理,产生测试所需的数据。而不能使用CAM人员处理后的数据。如果CAM人员对用户PCB文件有所改动,则应在用户文件中加以说明。

3.2.2测试结果显示有许多开路
    如果测试结果显示印制板上有许多不应有的开路,经用万用表测量某几处证实确实是误报。那么应当首先检查如下方面:
a) 钻孔数据与各层的焊盘是否没有对准。尤其是环宽很小的高密度印制板更容易发生这种情况。
b)有的用户不太了解印制板的加工工艺花焊盘和隔离盘的大小做的不够,而测试所用的文件是直接调用用户的原始文件没经过CAM人员的修改。如果是这种情况那么只需修改花焊盘或隔离盘的大小就能解决。
c)有的焊点被字符线盖住,探针无法接触到焊点处金属而造成误报。
d)有的在阻焊曝光时对位不准或阻焊盘过小引起的焊点暴露的金属太小,探针接触不到金属造成误报。这种情况常见于布线密度很高的印制板,比如I/O数很多的BGA等。
e)由于板面翘曲严重,板面焊点又比较小,探针接触不到焊点。这种情况多见于薄板,布线分布不均或层压结构不合理的多层板。
f)如果测试模式采用的是AUTO模式,有可能是自动扫描时没有对准基准点,或者是对准的是与设置的基准点相似的图形造成的误报。
g)电源地层的隔离线是否成一闭合区域。
h)电源地层的花焊盘是否已改成THIRMAL型。

3.2.3测试结果显示有许多短路
如果测试结果显示印制板上有许多不应有的短路,经用万用表测量某几处证实确实是误报。那么应当首先检查如下方面:
a)查看边框线是否与板内图形相连;
b)有的电地层隔离线太粗而遮住花盘(热隔离盘);
c)带有插头的印制板,原始文件是连在一起的,应将其删除。

四、合理安排工艺顺序,增加测试的真实性

    通常飞针测试是在印制板加工完成后进行。在测试过程中经常会出现一些误报现象,仔细分析发现大部分是由于工艺顺序不合理导致的。因此合理安排工艺顺序有助于提高一次测试合格率和测试效率。

4.1 丝印字符盖住焊点
    随着布线密度的增高,焊点设计的过小。在丝印字符时油墨盖住了焊点,测试时就出现了大量的开路报告。对于这种情况,应将飞针测试放在线印前进行。这样就大大提高了测试效率和一次测试合格率。

4.2 印制板尺寸过小
    对于印制板尺寸过小的印制板,在测试时一方面夹具很难将其固定,另一方面定位也有一定困难。为提高测试效率应将测试放在外形铣前进行。

4.3 软板、挠性板的测试
    软板、挠性板因无法固定而无法测试。因此在测试前要加工刚性板框,将软板固定在板框上。测试参数如探针压力、移动速度、高度等要合理设定才能使测试顺利进行。

4.4 含非金属化孔的二次钻印制板
    非金属化孔一般是在外形铣前钻孔形成的。一般情况下,非金属化孔的焊盘与孔径相同。如果不加处理,在测试时探针就会进入孔内,很容易就折断探针或损伤印制板。因此,对于含有非金属化孔的印制板或者将测试放在二次钻孔前进行,或者将非金属化孔处的测试点删除。第二种方法存在弊端,如果该非金属化孔与内层隔离不好的情况下就会造成短路漏测。

五、总结

    移动探针测试是一种有效的印制板最终检验方法。它能根椐用户设计的网络逻辑关系来判断印制板的电连接性能是否与用户的设计一致。它的操作可以说是完全依靠软件的应用,软件应用得合理测试就会发挥最大的优势。一般情况下用户不是十分了解测试的实现方法,在设计过程中往往只注意他的设计是否与他预期的目标一致。因此他们所提供的印制板加工资料有时就不太适合我们的实际操作,或者是在我们操作时达不到最佳的工作效率。这就要求我们的技术人员对用户的资料进行优化以提高测试的真实性和工作效率。


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